Me dijeron que hay una fuga de protones durante la producción de ATP. Al repasar los mecanismos que estudiamos en clase, no pude encontrar cuándo ocurre esto.
¿En qué parte de la producción de ATP hay una fuga de protones y cuáles son las ramificaciones de esto?
Esto ocurre durante la fosforilación oxidativa y el proceso de "proton leak" también se llama Desacoplamiento de la Fosforilación Oxidativa
La cadena de transporte de electrones mitocondrial
El transporte de electrones hace que los Complejos I, III y IV transporten protones a través de la membrana mitocondrial interna desde la matriz, una región de baja concentración de [$\ce{H+}$] y potencial eléctrico negativo, al espacio intermembrana (que está en contacto con el citosol), una región de alta concentración de [$\ce{H+}$] y potencial eléctrico positivo.
Tres de los cuatro complejos de transporte de electrones, Complejos I, III y IV, están involucrados en la translocación de protones. Se han propuesto dos mecanismos que acoplarían la energía libre del transporte de electrones con el transporte activo de protones: el mecanismo de bucle redox y el mecanismo de bomba de protones.
Desacoplamiento de la Fosforilación Oxidativa
El transporte de electrones (la oxidación de NADH y FADH2 por $\ce{O2}$) y la fosforilación oxidativa (la síntesis de ATP) están normalmente estrechamente acoplados debido a la impermeabilidad de la membrana mitocondrial interna al paso de protones. Así que la única forma en la que los $\ce{H+}$ pueden volver a entrar en la matriz es a través de la porción $\ce{F0}$ de la ATP sintasa proton-translocante.
En el estado de reposo, cuando la fosforilación oxidativa es mínima, el fuerza motriz de protones a través de la membrana mitocondrial interna se acumula hasta tal punto que la energía libre para bombear protones adicionales es mayor de la que la cadena de transporte de electrones puede reunir, inhibiendo así el transporte de electrones adicional.
sin embargo, muchos compuestos, incluyendo el 2,4-dinitrofenol (DNP) y carbonylcianida-p-trifluorometoxifenilhidrazona (FCCP), han sido encontrados para "desacoplar" estos procesos. En un gradiente de pH, capturan protones en el lado ácido de la membrana, difunden a través, y los liberan en el lado alcalino, disipando así el gradiente.
La hipótesis quimiosmótica ha proporcionado una justificación para entender el mecanismo por el cual actúan estos desacopladores.
Los desacopladores actúan disipando el gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna creado por el sistema de transporte de electrones.
Como desacopladores, funcionan llevando protones a través de la membrana interna. Su tendencia es adquirir protones en la superficie citosólica de la membrana (donde la concentración de protones es alta) y llevarlos al lado de la matriz, destruyendo así el gradiente de protones que acopla el transporte de electrones y la ATP sintasa.
En las mitocondrias tratadas con desacopladores, el transporte de electrones continúa y los protones son expulsados a través de la membrana interna. Sin embargo, vuelven a entrar tan rápidamente a través de los desacopladores que la síntesis de ATP no se produce. En su lugar, la energía liberada en el transporte de electrones se disipa como calor.
La presencia en la membrana mitocondrial interna de un agente que la vuelve permeable a los $\ce{H+}$ desacopla la fosforilación oxidativa del transporte de electrones al proporcionar una ruta para la disipación de la fuerza motriz de protones que no requiere la síntesis de ATP. Por lo tanto, el desacoplamiento permite que el transporte de electrones avance sin control incluso cuando la síntesis de ATP está inhibida.
Desacoplamiento de la fosforilación oxidativa: Los ionóforos proton-transportadores DNP y FCCP desacoplan la fosforilación oxidativa del transporte de electrones al descargar el gradiente electroquímico de protones generado por el transporte de electrones
Referencias
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
